Категорії
Природа

Чудо дихання

Зазвичай майже кожна людина визначає для себе першочергові цілі і потреби в житті. Хтось будує короткострокові плани, хтось плани на все життя. Як ви думаєте, чого ви найбільше потребуєте в даний момент? Хорошої освіти? Престижної роботи? Кар’єрного зростання? Може маєте потребу у грошах? Але абсолютно точно можна сказати, що не одна з цих цілей не зрівняється за значністю з архіважливою потребою дихати.

Яке ж це велике благо – дихати! І які дива здійснює дихальна система кожної миті в нашому організмі. Мільярди людей і не замислюються про цей дивовижний процес, вважаючи його не вартим уваги рефлексом. Але кожна клітина живого організму потребує кисню, який надходить разом із диханням. Биття серця, рух м’язів, поділ клітин, мозкова діяльність – без кисню все це стане неможливим.

Advertisements

Одного вдиху достатньо для входження кисню в організм. Кисень, що надійшов із вдихом, дуже швидко досягає легенів. У легенях його завантажують на особливі транспортувальники, які розподіляють кисень по всіх куточках тіла. І цей вдих принесе життя 100 трильйонам клітин, що в комплексі і є вашим тілом.

Цей  досконалий дихальний механізм починає працювати одразу після вашого народження.

Ніс. Вивчення системи дихання почнемо з її парадного входу – з носа. Ніс ми часто асоціюємо з його властивістю сприймати запахи, але у носа є ще одна дуже важлива функція – ніс призводить повітря, яке ми вдихаємо, до сприятливого легенями стану.

Ніс з точки зору аеродинаміки має унікальну будову, працює як досконалий кондиціонер і оснащений особливими біоактивними фільтрами.

Звивиста будова носа змушує повітря, яке ми вдихаємо, здійснювати кругообіг. Завдяки цьому повітря прогрівається, за допомогою слизової оболонки носа ще й зволожується. Волоски всередині носа виконують функцію повітряного фільтра.

Весь пил, бактерії, пилок рослин і ще приблизно 20 млрд чужорідних субстанцій при попаданні в ніс стикаються з цими волосками.

Але, якщо шкідливі для вас речовини все ж таки пройшли через цей заслін, то їх зупинить друга лінія оборони – слиз.

Чудо дихання
Альвеола

Слиз і слизова оболонка. Верхні дихальні шляхи і трахея покриті гелеподібною липкою рідиною, іменованою мукусом (тобто слизом). Цей слиз відповідальний за постійне зволоження дихальних шляхів. До того ж він оберігає легені від попадання в них сторонніх тіл.

Слизова оболонка має вірного помічника – вії, розташовані в ній же. Вії дуже активні і як тільки на них потрапляє щось стороннє, вони починають проштовхувати це разом зі слизом до глотки. Спрацьовує ковтальний рефлекс і чужорідна речовина заковтується, потрапляючи в соляну кислоту шлунка. Або ж чужорідне тіло, наблизившись до глотки, спровокує кашель, під час якого виведеться із глотки.

Виявляється, при сильному кашлі швидкість виштовхування стороннього тіла досягає 960 км за годину. Цей дивовижний факт показує, на скільки серйозні заходи безпеки, передбачені в нашому організмі для захисту дихальної системи.

Зверніть увагу й на те, що вії, розташовані на верхній частині трахеї, штовхають слиз вгору, в бік носа, тоді як вії слизової оболонки носа навпаки штовхають слиз вниз у бік гортані. Тобто в трахеї і верхніх дихальних шляхах чужорідні тіла штовхаються в сторону глотки. Отже мільярди війкових клітин в обох частинах дихальної системи немов точно знають, в якому місці розташована глотка і в яку саме сторону їм треба проштовхувати слиз. Дивно, але війчасті клітини не мають ні очей, ні вух, ні мозку. Звідки тоді ці мікроскопічні глухі і сліпі клітини знають, де знаходиться глотка?

Мільярди війкових клітин рухаються завжди у заданому напрямку. Хто навчив цьому війчасті клітини? І хто пояснив їм, в який бік треба рухатися з трахеї і в який з носа.

Війкова клітина – це жива істота. З моменту народження і все життя вона виконує єдину, але архіважливу задачу – без втоми, без сну і відпочинку рухає слизову оболонку в сторону глотки, щоб уберегти ваші легені від попадання в них сторонніх тіл.

Під мікроскопом вія виглядає як нічим непримітний волосок, але насправді це диво інженерної майстерності. Це мікроскопічне тіло має неповторну за складністю будову, яку не пояснити ніякою теорією еволюції і випадковим розвитком життя. Вія складається з дев’яти різних білкових ланцюгів, що утворюють циліндричну форму.

Білки динеін і аннексин є головними внутрішньоклітинними моторами. Вчені й донині не можуть пояснити, який саме механізм приводить в дію вії всередині слизової з неймовірною швидкістю – 20 ударів в секунду.

Яким еволюційним розвитком можна пояснити це диво будови війкових клітин. Бо еволюція має на увазі мільйони років поступового розвитку, але ця система може працювати тільки тоді, коли всі її елементи з’являються і працюють одночасно. Вона не може розвиватися поетапно протягом мільйонів років еволюції.

Вії працюють і захищають дихальні шляхи тільки при наявності слизової оболонки, інакше б в них не було б жодного сенсу. Будова слизової оболонки також дивно складна. Слизовий шар досить тонкий – 1/600 частка міліметра. Таку величину складно уявити нашими людськими вимірами.

Тобто товщина слизового шару, який захищає ваше здоров’я, – 1/600 мл. Причому навіть така товщина складається з двох різних шарів: нижній дуже слизький шар, що допомагає віям рухати слиз строго в певний бік; тоді як верхній шар, відповідальний за безпеку, навпаки дуже липкий, завдяки чому він легко чіпляє і утримує сторонні тіла, що потрапляють в ніс з диханням. Ці два шари ніколи не перемішуються один з одним і не міняються місцями.

Для того щоб зрозуміти ідеальність невидимої оку системи, уявімо собі, що трапиться в нашому організмі, якщо ці шари поміняти місцями. Якби липкий шар опинився внизу, то вії не змогли би рухатися і штовхати слиз, тому що прилипли і стали нерухомі. Якби слизький шар був нагорі, тоді пил, мікроби, бактерії, бруд не прилипали б до слизу, а прямо потрапляли б у легені. І в тому і в іншому випадку система стала б абсолютно непридатною і призвела б до безперервних хвороб і неминучої смерті.

Прихильники Дарвіна стверджують, що ця система в організмі розвинулася поетапно. Але це зовсім неможливо – людство просто вимерло б, так і не дочекавшись еволюційного розвитку цієї системи. Людина не змогла б прожити без цієї системи і пару днів. Недолік хоча б одного елемента системи призведе до її повної бездіяльності. І вії, які служать нам все життя, і вдень і вночі, і неповторна складна будова слизової, і дивовижна аеродинамічна будова носа доводять дуже важливу істину: ми створені безмежною могутністю і мудрістю Творця. Кожен куточок, кожна клітина організму – незаперечний тому доказ.

Трахея. Трахея має форму трубки довжиною від 9 до 11 см і складається з 18-22 неповністю замкнутих хрящових кілець. Хрящова природа кілець дозволяє трахеї бути гнучкою, але пружною. За рахунок цього вона не опадає при видиху. Коли б трахея була з м’якої м’язової тканини, то вона весь час би закупорювалася через зайву м’якість тканин і тоді було б важко вільно дихати і часто задихалися би. Або якби вона була з кістки або іншого твердого матеріалу, то це значно б погіршило нам життя – кожен вдих доставляв би нам біль.

Хрящова будова трахеї сприятлива для будь-яких, навіть самих різких рухів, і до того ж достатньо міцна для забезпечення постійного відкритого каналу для дихання. У верхній частині трахеї розташований унікальний механізм, який рятує наше життя щоразу, коли ми їмо.

Вдих в трахею і стравохід розташовуються в гортані в одному і тому ж місці. При такому анатомічному розташуванні існує ризик, що шматочок їжі випадково може потрапити не в стравохід, а в трахею, що може призвести до загибелі людини від задухи.

Але ви можете одночасно дихати, їсти і розмовляти, і їжа при цьому не потрапляє в трахею. Що ж це за механізм від задухи, що оберігає нас від попадання їжі в дихальне горло.

Вхід в трахею прикриває спеціальний клапан, іменований піднебінною завісою. Саме в той момент, коли ми ковтаємо їжу, цей клапан автоматично закриває вхід в трахею.

Протягом свого життя ви десятки тисяч разів приймали їжу і під час їжі сотні тисяч разів здійснювали ковтальні рухи. Але кожен раз в потрібний момент цей клапан закривав вхід у трахею. І, можливо, ви до цього моменту навіть не знали про існування цього клапану, не дивлячись на це, він щоразу, саме коли ви посилаєте до рота черговий шматочок їжі або ковток води, рятує вам життя.

Теорія еволюції знову в тупику і перед цим фактом. Цей життєво важливий клапан не міг розвинутися випадково і не міг з’явиться в процесі мільйонів років уявної еволюції, тому що без нього людина помре при першому ковтку їжі і тоді еволюціонувати буде вже нікому.

Легені. Тканини організму в процесі життєдіяльності кожен день виробляють вуглекислий газ. Кров в циклі кровообігу, протягом доби оббігаючи 1000 разів всі клітини організму, забирає із собою вироблений вуглекислий газ. Насичена вуглекислим газом кров вважається брудною. Для очищення крові необхідно, щоб вона увійшла в контакт з повітрям. Так відбувається дивна хімічна реакція. Молекули кисню в повітрі і молекули вуглекислого газу в брудній крові міняються місцями: кисень замінює вуглекислий газ в крові.

В організмі дорослої людини циркулює близько 5 літрів крові. Для того щоб провітрити повітрям і наситити киснем п’ять літрів крові, її слід розстелити на площі 100 квадратних метрів. Ця поверхня приблизно дорівнює одному тенісному корту. Уявіть собі, всередині вашої грудної клітини знаходиться поверхня, яка дорівнює тенісному корту. Це ваші легені.

Легені складаються з сотень гілок бронхів. На кінці кожного бронха розташовані альвеоли, розмір кожної з якої не перевищує шпилькової голівки.

Здорові легені мають приблизно 300 млн альвеол і, якщо зібрати всі альвеоли разом, то вони покриють площу тенісного корту. Повітря, що проходить через бронхи, направляється в альвеоли. Внутрішня поверхня альвеол покрита мережею кровоносних капілярів.

Зона, в якій альвеоли і капіляри стикаються один з одним, складається з дуже тонкої тканини, завдяки якій відбувається обмін: молекули кисню з повітря потрапляють в кров, а молекули вуглекислого газу з крові переходять в повітря. Так брудна кров очищується в альвеолах. Система очищення крові вбудована усередині цієї маленької бульбашки альвеоли, розміром з шпилькову голівку.

В нашому організмі 300 млн бульбашок – альвеол, які щомиті виконують для нас ту операцію, без якої наше життя неможливе. Альвеоли розширюються кожного разу, коли ми здійснюємо вдих, і стискаються, коли видихаємо. Внутрішня поверхня альвеол вкрита альвеолярною рідиною. Молекули води в складі цієї рідини утворюють поверхневий натяг води. Поверхневий натяг – це сила, що утворюється в результаті взаємного притягання води. По ідеї поверхневий натяг води в альвеолярній рідині мав би був притягувати до себе і стінки альвеол і міцно стискати їх зсередини. І тоді, щоразу роблячи вдих, нам потрібно було б затратити багато сил, щоб знову розправити в грудях стиснуті альвеоли, до того ж кожен вдих заподіював би сильний біль. Але такого не відбувається.

Чудо дихання
Сурфактант – речовина, що вкриває альвеолу

У чому ж секрет? У кожній з 300 млн альвеол є один агент, обов’язок якого служити людині. Ім’я цього агента – клітина другого типу. Клітини другого типу виробляють унікальну речовину – сурфактант і розподіляють його по всій внутрішній поверхні альвеол.

Сурфактант – це особлива речовина, яка слугує для зниження сили поверхневого натягу води. Завдяки сурфактанту, який знаходиться в альвеолі на кордоні «повітря-рідина», альвеоли не стискуються зсередини.

Давайте поміркуємо: клітини другого типу не мають ні очей, ні мозку, ні вух. Вони не здатні думати. Але звідки клітини знають, що поверхневий натяг води в альвеолах може повністю зруйнувати альвеолу всередині самої себе. Вражає, але хімічна формула сурфактанту розроблена спеціально для того, щоб послабити силу поверхневого натягу води всередині альвеоли. Хто наділив клітини другого типу хімічною формулою сурфактанту? І чому вони жертвують своє життя тільки на те, щоб виробляти цей сурфактант.

Клітини другого типу існують тільки в одному місці організму, в альвеолах. Тобто в єдиному тому місці, де необхідно виробництво сурфактанту. Ні в якому іншому органі, ні в клітинах серця, ні в клітинах стравоходу таких клітин немає. Але хто помістив ці клітини в альвеоли і змушує працювати їх все життя з однією тільки метою? Число питань збільшуються в міру того, як ми вивчаємо будову альвеол.

Самовіддано працюють не тільки клітини другого типу, а й інші життєво важливі клітини. Щосекундну службу заради нашого життя тут несуть і макрофаги. Якщо віруси раптом все ж таки проскочили через слизову оболонку носа і трахею, тоді в альвеолах на них чекає серйозна небезпека – макрофаги, захищаючи наше здоров’я, негайно проковтнуть ці чужорідні віруси.

Хто звелів макрофагам все життя без відпочинку стояти на сторожі нашого здоров’я всередині альвеол? У міру вивчення нашого організму виникають тисячі питань, але всі вони мають одну відповідь: і макрофаги, і клітини другого типу, і альвеоли, і бронхи, і легені створені в досконалій системі нашим Творцем.

gemoglobin

Гемоглобін. В альвеолах відбувається процес очищення брудної крові і насичення її чистим киснем. Але між альвеолами та іншими клітинами організму, яким життєво необхідний кисень кожну секунду, простяглася величезна відстань, якою кисень транспортується в організмі до найвіддаленіших куточків тіла.

Ще одне дихальне диво: кисень, що потрапив в альвеолу разом з повітрям, як тільки змішується з кров’ю, надходить у розпорядження особливих клітин – еритроцитів. Завдання еритроцитів – дбайливо нести молекули кисню до кожної клітини організму.

В структурі еритроцитів є унікальний за своєю структурою білок – гемоглобін – це диво фізики і хімії, спроектоване для того, щоб ловити кисень, який надходить в кров. Усередині кожного еритроцита розташовано близько 250 млн білків гемоглобіну. У складі кожного такого гемоглобіну є по 4 молекули заліза, що як магніт захоплюють і утримують молекули кисню. Так кисень разом із кров’ю починає довгу дорогу по всьому циклу кровообігу в організмі.

Коли кров доходить до тої клітини організму, яка в даний момент потребує кисню, знову відбуваються дива: магнітна сила заліза слабшає, молекули кисню відриваються від гемоглобіну та еритроцитів і переходять в клітину, якій кисень дуже потрібен.

Вуглекислий газ, що утворився в клітинах в процесі життєдіяльності, також за допомогою молекул заліза захоплюється гемоглобіном і доставляється до альвеол, де кров знову очищується. Так завершується цикл кровообігу. Вуглекислий газ виводиться з організму, а чистий кисень навпаки забирається з повітря і все повторюється знову.

Кругообіг кисню і вуглекислого газу протягом нашого життя, ні на секунду не зупиняючись, працює заради того, щоб ми дихали. Розглянемо трохи детальніше цю систему.

Білкова молекула гемоглобіну складається з 564 амінокислот. У середній її частині розташовані ті самі 4 молекули заліза, що відповідають за утримання кисню.

Найменша зміна порядку амінокислот призведе до того, що гемоглобін не зможе захоплювати і транспортувати кисень.

Тривимірна будова гемоглобіну і порядок розташування амінокислот в ньому мовби спеціально спроектовані для того, щоб переносити в ньому кисень.

Важлива не тільки форма гемоглобіну, а й чітка робота всіх підсистем, які працюють разом з гемоглобіном. Наприклад, гемоглобін і кисень утворюють між собою найсильніший зв’язок. Як тільки кров доносить цю пару до клітини, яка потребує кисню, цей зв’язок слабшає і кисень відділяється від гемоглобіну. Кожна деталь в системі ретельно продумана.

Якби гемоглобін дуже сильно утримував кисень, що той не зміг би дістатися до клітин, клітини почали б відмирати від нестачі кисню. Якби гемоглобін утримував кисень сильніше ніж зараз, кисень не зміг би від’єднатися від гемоглобіну і не зміг би перейти в клітини, які його потребують, і знову-таки клітини почали б відмирати, тому що не отримували б кисень. Словом, найменша зміна в системі призведе до смерті організму. Наприклад, одна з найсильніших отрут – ціанистий калій, потрапляючи в кров, чіпляється до молекули гемоглобіну і не дає їй виконувати свої функції, в результаті чого організм вмирає за кілька хвилин від гіпоксії, від нестачі кисню в клітинах.

Теорія еволюції Дарвіна стверджує, що все живе на Землі з’явилося від випадкової живої клітини, яка за мільйони років поступово еволюціонувала. Але навіть одного прикладу з диханням і системи очищення крові киснем достатньо, щоб зрозуміти, що наше дихання і кровообіг може існувати тільки в тому випадку, якщо вся ця система з’явиться відразу і відразу почне працювати.

Навіть однієї молекули гемоглобіну достатньо, щоб спростувати теорію еволюції і побачити досконалість божественного творіння життя – людина просто б не вижила, якби чекала мільйони років, поки ця система так добре і випадково розвинеться.

Мозок. Кожен день ми робимо сотні різних справ. І чим би не займалися, ми дихаємо. І для того щоб дихати, ми не докладаємо жодних зусиль. Нам не треба збирати волю в кулак, щоб змусити себе дихати. Просто ми народилися на світ і одразу почали дихати.

Мозок є командним центром всієї системи дихання. Група нервів в стовбурі мозку і в спинному мозку управляє системою дихання. Нерви в спинному мозку кожні дві секунди посилають м’язам, які оперізують грудну клітку, команду розширюватися.

У міру розширення в легені потрапляє повітря. Потім через 3 секунди команда від спинного мозку припиняється, і м’язи грудної клітки розслабляються, повітря, яке наповнило легені, у міру стиснення м’язів виштовхується назовні. Команда на вчинення вдиху-видиху від спинного мозку триває 5 секунд (2 с – вдих і 3 с – видих).

Здорова людина в розслабленому стані робить в середньому 12 вдихів і видихів на хвилину, але чим швидше ми рухаємося, тим частіше стає наше дихання. Наприклад, під час спортивного навантаження м’язи грудної клітки прискорюють своє скорочення і змушують дихати частіше. Чим швидше ми рухаємося, тим більше кисню витрачають м’язи. Рівень кисню в крові падає, а рівень вуглекислого газу зростає і тоді напружуються м’язові клітини виділяють особливу молочну кислоту.

Розміщені в певних ділянках організму рецептори рівня кисню, вуглекислого газу та молочної кислоти відчувши цю зміну, негайно посилають в дихальний центр сигнал тривоги. Мозок, почувши сигнал, негайно посилає команду м’язам грудної клітки працювати швидше.

Але організм приймає й інші заходи. Наприклад, серце починає битися частіше, шкіра розкриває пори, щоб врівноважувати тепловіддачу, і виводить через пори з потом надлишки води, тим самим охолоджуючи організм. Як тільки навантаження на м’язи зменшується, всі системи повертаються в спокійний стан.

Якщо підвести підсумок, ми коротко ознайомилися, як влаштована наша дихальна система:
– як відбувається нагрівання повітря в носі;
– як оберігаються дихальні шляхи і для чого в носі потрібен слиз і слизова оболонка;
– дізналися про будову трахеї і клапан, завдяки якому не задихаємося, коли їмо;
– дізналися про «тенісний корт», який розміщено в грудній клітці в альвеолах, розміром зі шпилькову головку;
– дізналися про особливі клітин всередині альвеол і еритроцитів, які транспортують кисень, про чудесний білок гемоглобін і як вуглекислий газ виводиться з організму, про тяжіння між молекулами кисню і молекулами заліза;
– дізналися й про те, що дихання людини контролюють особливі клітини мозку.

Advertisements

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *